專利名稱：具有防差錯(cuò)的可變長度編碼的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用可變長度碼來壓縮通過易于出差錯(cuò)信道發(fā)送的信息，并且更具體地涉及用于誤碼彈性可變長度碼的有效低復(fù)雜性編碼器和解碼器。
在使用可變長度碼(VLC)來壓縮信息源位數(shù)以便能通過頻帶受限的信道發(fā)送信息的視頻編碼和其他應(yīng)用領(lǐng)域中，在信道引入誤碼時(shí)出現(xiàn)嚴(yán)重問題。即使以這樣一種方式設(shè)計(jì)代碼，使代碼是立即的(即，解碼器能立即和正確地解碼編碼的碼字)，在信道上已引入誤碼之后進(jìn)行解碼時(shí)這個(gè)特性將失去。
當(dāng)編碼的數(shù)據(jù)被誤碼破壞時(shí)，解碼器可以最終與接收的位流同步或與特殊同步字同步，但同時(shí)可能丟失大量的數(shù)據(jù)。例如，在視頻編碼應(yīng)用中，由于在解碼過程中同步的丟失而可能使圖象質(zhì)量遭受嚴(yán)重誤碼。
在諸如視頻或音頻應(yīng)用領(lǐng)域中，信息將被人們察覺，編碼處理能利用人們視覺或音頻系統(tǒng)的特性使信源編碼位僅包括與感覺相關(guān)的，例如，在視頻應(yīng)用中，可以拋棄高頻成分而圖象質(zhì)量沒有任何顯著的降低。這是有損耗壓縮的一個(gè)示例，即有損耗壓縮是來自解碼器的輸出與到編碼器的輸入不一樣的壓縮。
由Shannon(香農(nóng))所示的基本結(jié)果是通過信道發(fā)送消息的問題幾乎總是能分成信源編碼器/解碼器與信道編碼器/解碼器的分立最優(yōu)化而性能上沒有任何損失，這些方面現(xiàn)在將分開進(jìn)行討論。
信源編碼在基于感覺的編碼方案中，有損耗和無損耗編碼均能用于將位速率減至頻帶受限信道所要求的水平。有損耗壓縮通常應(yīng)用于變換(例如，快速傅立葉變換(FFT)、離散余弦變換(DCT)等)的輸入信號(hào)，將這個(gè)操作稱為量化，將所變換與量化的信號(hào)隨后利用任何一種無損耗壓縮方法再進(jìn)行壓縮。
可變長度編碼是一種這樣的無損耗壓縮方法，此方法通常用于壓縮表示信息源信息所需的位數(shù)。已存在有效的編碼技術(shù)來設(shè)計(jì)這樣的代碼，諸如Huffman(霍夫曼)編碼、Arithmetic(算術(shù))編碼和ZivLempel編碼。這些技術(shù)中的基本想法是選擇短的碼字來代表頻繁出現(xiàn)的信源碼元，而選擇較長的碼字來代表很少出現(xiàn)的信源碼元。有關(guān)代表具有任意準(zhǔn)確度的信源的每個(gè)信源碼元的平均位數(shù)的最大限制對(duì)應(yīng)于信源的熵。
根據(jù)信源碼元的概率分布函數(shù)(pdf)，有可能非常接近信源熵，并且在某些情況中甚至有可能達(dá)到信源熵。因此，從信息觀點(diǎn)來看，這些編碼方法非常有效。
然而，信源編碼越有效，編碼的位流中每個(gè)位越重要。因此，在編碼的位流中誤碼出現(xiàn)率將影響大部分解碼的(冗余的)位流。因此，通常需要以一種或另一種方式來保護(hù)該信息位流，信道編碼正是用于這個(gè)目的。
信道編碼存在許多不同的前向糾錯(cuò)(FEC)技術(shù)來檢測(cè)和糾正信道上的誤碼。確定使用哪種方法取決于各種因素，諸如誤碼統(tǒng)計(jì)量(例如，誤碼率、隨機(jī)或突發(fā)錯(cuò)誤等)、解碼的碼元可允許延遲量、可接受的剩余誤碼率或幀速率等等。
可將信道編碼方法分為分組碼和卷積碼。前者的示例是Bose、Chaudhuri與Hocquenghem(BCH)(博斯-喬赫里-霍克文黑姆)碼和Reed-Salomon(里德-香農(nóng))碼，而后者的示例包括格碼和具有維特比(Viterbi)解碼的速率兼容的收縮卷積碼。
所有這些方法共同的是它們以受控方法給發(fā)送的位流加上一定數(shù)量的位。解碼器隨后在解碼過程中可利用這些冗余位來檢測(cè)或校正誤碼。
自動(dòng)請(qǐng)求重發(fā)(ARQ)如果傳輸系統(tǒng)是雙向的(即，在通信實(shí)體之間能以兩個(gè)方向發(fā)送信息)，則可能不需要在接收一側(cè)上校正錯(cuò)誤。相反地，通過根據(jù)信息分組中的位加上一定數(shù)量的位就可能足以僅檢測(cè)到錯(cuò)誤已出現(xiàn)。循環(huán)冗余檢驗(yàn)(CRC)位就是一個(gè)示例，接收機(jī)也根據(jù)信息分組中接收的位計(jì)算冗余位并形成將接收的CRC位與計(jì)算的CRC位進(jìn)行比較的校正子。如果有差別，則所發(fā)送的分組已被一個(gè)或多個(gè)誤碼破壞。響應(yīng)誤碼的檢測(cè)，可以給發(fā)射機(jī)發(fā)送具有重新發(fā)送錯(cuò)誤分組請(qǐng)求的消息，這種技術(shù)稱為自動(dòng)請(qǐng)求重發(fā)(ARQ)。另外，可以拋棄這整個(gè)分組，并且能嘗試替代將隱蔽錯(cuò)誤出現(xiàn)的另一分組。例如，在視頻應(yīng)用中，可將來自前面幀的分組用于替代發(fā)現(xiàn)包含錯(cuò)誤的分組。
每種糾錯(cuò)或檢錯(cuò)方法具有其自身的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。首先，每種方法給編碼的位流加上位。對(duì)于FEC，所加的位越多，糾錯(cuò)能力越強(qiáng)。另一方面，加上位降低了壓縮效率并增加解碼延遲，這可能是有害的方面。在具有高誤碼率的有噪聲信道上，F(xiàn)EC可能不僅不能校正誤碼，而且也可能增加另外的誤碼。
至于ARQ，有關(guān)給信息位加上的CRC位的開銷可能反而是適中的。然而，此方法要求一個(gè)安全(高保護(hù)的)反向信道來發(fā)送請(qǐng)求重發(fā)錯(cuò)誤分組的消息。這里，為了確定接收正確信息分組的延遲，得加上反向信道與正向信道中的延遲，并且如果重發(fā)必需幾次，則延遲變?yōu)槟莻€(gè)數(shù)字的倍數(shù)。
因此本發(fā)明的一個(gè)目的是提供用于編碼與解碼數(shù)據(jù)的簡(jiǎn)單技術(shù)。
本發(fā)明的另一目的是提供要求較低冗余度的簡(jiǎn)單編碼與解碼技術(shù)。
本發(fā)明還一目的是提供不要求反向信道并且具有自同步特性的編碼與解碼技術(shù)。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，以在電信系統(tǒng)中通過信道發(fā)送數(shù)據(jù)的方法和設(shè)備實(shí)現(xiàn)了上述與其他目的，此方法和設(shè)備包括提供一組固定長度碼表，其中每個(gè)固定長度碼表具有與另一個(gè)固定長度碼表的長度不同的長度；和編碼作為一組信息碼字的數(shù)據(jù)，其中每個(gè)信息碼字是從一個(gè)固定長度碼表中選擇的一個(gè)值。還提供一組標(biāo)志碼，其中該標(biāo)志碼是可變長度碼，隨后將獨(dú)特的一個(gè)標(biāo)志碼與每個(gè)固定長度碼表相關(guān)聯(lián)。通過以固定位間隔在每個(gè)信息碼字中一次插入一位的方式插入相關(guān)的標(biāo)志碼來生成信道碼字，隨后可將這些信道碼字通過信道進(jìn)行發(fā)送。
該組標(biāo)志碼可以是滿足以下關(guān)系的小型短的可變長度碼Σk=0M-12-1(k)≤1]]>其中K是表示一個(gè)標(biāo)志碼的附標(biāo)，l(K)是由附標(biāo)K表示的標(biāo)志碼的長度，而M是標(biāo)志碼的數(shù)量。而且，至少一個(gè)標(biāo)志碼可以表示為不與任何一個(gè)固定長度碼表相關(guān)的無效標(biāo)志碼。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，如上所述編碼的數(shù)據(jù)位組可以從信道中接收，其中此數(shù)據(jù)位組具有表示碼組開頭的第一端部和表示碼組結(jié)束的第二端部。隨后，從碼組開頭開始，通過提取每n+1個(gè)位以正向方向處理此數(shù)據(jù)位組，其中n是大于或等于1的整數(shù)，其中所提取的位表示提取的標(biāo)志碼位。隨后確定所提取的標(biāo)志碼位是否構(gòu)成一組標(biāo)志碼字之中有效的一個(gè)標(biāo)志碼字，其中標(biāo)志碼是可變長度碼。如果提取的標(biāo)志碼位構(gòu)成了一組標(biāo)志碼字之中有效的一個(gè)標(biāo)志碼字，則對(duì)于每一個(gè)標(biāo)志碼字位，提取以前未從數(shù)據(jù)位組中提取的n個(gè)位用作接收的信息碼字。隨后確定接收的信息碼字是否是固定長度碼表中有效成員。如果接收的信息碼字是固定長度碼表中的有效成員，則將所接收的信息碼字進(jìn)行存儲(chǔ)以便后續(xù)處理。
上面技術(shù)覆蓋了在前向處理期間未檢測(cè)到差錯(cuò)的情形。在本發(fā)明的另一方面，如果所提取的標(biāo)志碼位不構(gòu)成一組標(biāo)志碼字中有效的一個(gè)標(biāo)志碼字，則存儲(chǔ)正向提取的標(biāo)志碼位的位置。隨后，從碼組的末尾開始，通過提取每n+1個(gè)位以反向方向處理此數(shù)據(jù)位組，其中n是大于或等于1的整數(shù)，反向提取的位表示反向提取的標(biāo)志碼位。接下來，確定反向提取的標(biāo)志碼位是否構(gòu)成多個(gè)標(biāo)志碼字之中有效的一個(gè)標(biāo)志碼字。如果反向提取的標(biāo)志碼位構(gòu)成了一組標(biāo)志碼字之中有效的一個(gè)標(biāo)志碼字，則對(duì)于每一個(gè)標(biāo)志碼字位，將n個(gè)以前未提取的位從此數(shù)據(jù)位組中提取以便用作反向接收的信息碼字。接下來確定該反向接收的信息碼字是否是固定長度碼表中的有效成員。如果該反向接收的信息碼字是固定長度碼表中的有效成員，則存儲(chǔ)該反向接收的信息碼字以便后續(xù)處理。
在本發(fā)明的另一方面中，如果反向提取的標(biāo)志碼字不構(gòu)成多個(gè)標(biāo)志碼字之中有效的一個(gè)標(biāo)志碼字，則存儲(chǔ)反向提取的標(biāo)志碼位的位置。
如果存儲(chǔ)的正向提取的標(biāo)志碼位的位置比所存儲(chǔ)的反向提取的標(biāo)志碼位的位置更靠近碼組的末尾，則確定利用存儲(chǔ)的反向提取標(biāo)志碼位的位置和存儲(chǔ)的正向提取標(biāo)志碼位的位置定義的差錯(cuò)間隔。在差錯(cuò)間隔外面的任何存儲(chǔ)的信息碼字則可以輸出。
在另一實(shí)施例中，可以在正向處理期間首先檢測(cè)到無效標(biāo)志碼字的點(diǎn)上開始反向處理，而不是在碼組末尾開始反向處理。在如上所述確定差錯(cuò)間隔之后，從最后遺留下的點(diǎn)開始重新進(jìn)行正向處理。在到達(dá)碼組末尾時(shí)，可能已定義一個(gè)或多個(gè)差錯(cuò)間隔。僅輸出位于差錯(cuò)間隔外面的那些有效信息碼字以便進(jìn)一步進(jìn)行處理。
通過閱讀下面結(jié)合附圖的詳細(xì)描述將會(huì)理解本發(fā)明的目的和優(yōu)點(diǎn)，其中
圖1是用于根據(jù)本發(fā)明一方面編碼信源數(shù)據(jù)的流程圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明解碼編碼的位流的一個(gè)示例；圖3是根據(jù)本發(fā)明解碼編碼的位流的另一個(gè)示例；圖4是根據(jù)本發(fā)明解碼編碼的位流的還一個(gè)示例；圖5是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的解碼方案的流程圖；圖6是表示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的解碼方案特性行為的圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明可選擇實(shí)施例的解碼方案的流程圖；圖8是表示根據(jù)本發(fā)明可選擇實(shí)施例的解碼方案的特性行為的圖；和圖9是結(jié)合本發(fā)明各個(gè)方面的系統(tǒng)的方框圖。
本發(fā)明的各種特性現(xiàn)在將根據(jù)附圖進(jìn)行描述，在附圖中相同部分利用相同的標(biāo)記字符來識(shí)別。
本文所述的本發(fā)明編碼和解碼技術(shù)特別應(yīng)用于了解信源的先驗(yàn)信息的情形，即了解源碼元的概率密度函數(shù)(pdf)、碼組中的源碼元數(shù)量和/或表示碼組結(jié)束的特別碼字。由于本發(fā)明技術(shù)不總是阻止誤碼的出現(xiàn)，所以本發(fā)明可以有用地應(yīng)用于編碼解碼表示諸如視頻或音頻信息的人們可察覺信息的數(shù)據(jù)，其中不同的誤差隱蔽方法能用于掩蔽誤碼的影響。為了使此有可能，解碼器必須了解有限制于位流中特定間隔的誤碼。
本發(fā)明的一個(gè)方面涉及利用有關(guān)信源的先驗(yàn)信息以及用于人們可察覺信息的誤差掩蔽方法來獲得具有短的平均字長度的仍允許解碼器檢測(cè)誤碼和保持同步的可變長度碼(VLC)的有效的低復(fù)雜性可變長度碼(VLC)編碼器的設(shè)計(jì)。
本發(fā)明的另一方面涉及用于本發(fā)明的VLC的有效低復(fù)雜性解碼器的設(shè)計(jì)，此解碼器解碼接收的位流、檢測(cè)誤碼的出現(xiàn)和識(shí)別其中出現(xiàn)檢測(cè)的誤碼的限制間隔。
本發(fā)明的VLC包括兩個(gè)組成部分信息碼(IC)和標(biāo)志碼(MC)。IC傳送要通過信道發(fā)送的信源信息，并設(shè)計(jì)為是一組具有不同長度的固定長度碼表。
將注意到，不可能僅通過查找接收的位流來確定ICs的長度。例如，如果ICs可能具有兩個(gè)或四個(gè)位的長度，則位流“0010…”可以代表兩個(gè)兩位長的ICs(00之后為10)，或它可以另外代表單個(gè)四位長的IC(0010)。為了允許解碼器區(qū)分如此可選擇的可能性，每個(gè)IC具有與之有關(guān)的特定MC，此MC的值表示IC的長度。將此IC與MC一起稱為信道碼(CC)。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，MC是其長度能從自身的碼值中確定的VLC。因此，只要能解碼MC，就能確定有關(guān)的IC長度。隨后利用IC長度的了解來解碼有關(guān)的IC。將認(rèn)識(shí)到由于MC是VLC，并且由于IC不必具有統(tǒng)一長度，所以CC本身是VLC。
根據(jù)本發(fā)明另一方面，也能使用MC來檢測(cè)和將誤碼的出現(xiàn)定位于接收的位流內(nèi)所限定的間隔，僅利用所有可能的MC字的一個(gè)子集就使本發(fā)明的這個(gè)方面變?yōu)榭赡?。MC的正向與反向解碼均用于檢測(cè)和定位誤碼。
現(xiàn)將結(jié)合編碼器與解碼器的示例性實(shí)施例更詳細(xì)地描述本發(fā)明。
編碼器假定提供無記憶信源A，具有N個(gè)信源碼元，A={a(0),a(1)…,a(N-1)},a(k)出現(xiàn)的相應(yīng)概率是P(k),0≤k≤N-1。
信源A的熵是HA=-Σk=0N-1p(k)log2(p(k))-----(1)]]>能看出可唯一解碼的一個(gè)碼所能獲得的最短可能的平均字長度對(duì)應(yīng)信源熵HA。
碼C={C(0),C(1),…C(N-1)}的平均字長lmean定義為lmean=Σk=0N-1p(k)l(k)-----(2)]]>
其中l(wèi)(K)是碼字C(k)的字長(以位數(shù)表示)。
正如在
背景技術(shù)：
部分中所提到的，存在用于設(shè)計(jì)具有達(dá)到或任意接近熵的平均字長的碼的技術(shù)。然而，在完成此時(shí)，在能用于檢錯(cuò)或糾錯(cuò)的碼字中沒有冗余度。因此，得插入一些冗余位到碼字中。為了使這些附加位數(shù)量最小，本發(fā)明的一個(gè)方面使用人類感覺特性來允許將越過的知道有誤碼的一些位的解碼，以便得到圖象或聲音的故障弱化。例如，越有可能確定誤碼出現(xiàn)在接收位流內(nèi)非常局限的間隔中，有能正確進(jìn)行解碼的越多的有用信息，并且性能下降將越不明顯。利用位于定位間隔內(nèi)的那些接收位所要做的將取決于應(yīng)用。例如，在視頻應(yīng)用中，通過凍結(jié)前面幀(或部分幀)而不顯示當(dāng)前有差錯(cuò)的幀(或此幀有差錯(cuò)部分)可以獲得圖象質(zhì)量的故障弱化。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，現(xiàn)將結(jié)合圖1描述編碼器中用于獲得有效的信源編碼(靠近熵)并且仍能檢測(cè)誤碼的技術(shù)。
首先，選擇將用于編碼信源信息的一組IC值(步驟101)，這整個(gè)IC值組可以包括許多IC值的子組，每個(gè)子組具有唯一的位長度。例如，一個(gè)子組的IC值可以由2位的碼組成，而第二子組的IC值可以由4位碼組成。因而，每個(gè)子組中的IC是固定長度碼(FLC)，而全部子組一起構(gòu)成可變長度碼。任何FLC設(shè)計(jì)技術(shù)可用于定義此組IC值(例如，直接二進(jìn)制碼，Gray(格雷)碼等)，但在易于出差錯(cuò)的環(huán)境中，使用諸如美國臨時(shí)申請(qǐng)?zhí)?0/007,614中所述的Baang-1或Baang-2碼的差錯(cuò)彈性碼是有益的，其中的美國臨時(shí)申請(qǐng)?zhí)?0/007,614在本文中整體引入作為參考。
接下來，定義MC值，使得每個(gè)IC值子組具有一個(gè)MC，每個(gè)MC值隨后與IC值子組中的一個(gè)子組相關(guān)，以便對(duì)于每個(gè)子組，有一個(gè)相應(yīng)的(唯一的)MC值(步驟103)。以這種方式，MC值能用于表示相關(guān)IC碼的長度。
MC形成為立即壓縮碼，其中在編碼處理中使用除了至少一個(gè)碼字之外的所有碼字。例如，具有最大3位的立即壓縮MC可以具有以下碼字
10 00 1 00 1 1此碼滿足克拉夫特(kraft)不等式Σk=0M-12-1(k)≤1----(3)]]>由于在此示例中關(guān)系運(yùn)算符左側(cè)上的和等于1，這表示此碼是壓縮的。在式(3)中，k是附標(biāo)變量，M是MC碼的數(shù)量，而l(k)是表示利用附標(biāo)K表示的MC的長度的函數(shù)。雖然在此示例中利用等于右側(cè)的關(guān)系的左側(cè)滿足Kraft不等式，但一般來說，只要所選的MC至少滿足此不等式，就可以實(shí)施本發(fā)明。然而，最好利用等式來滿足kraft不等式，如所述的。
在這種情況中，碼字011不使用，并因此此碼字是無效碼字。整個(gè)說明中，無效碼字將利用此碼字下面的下劃線來表示。如下面將要進(jìn)行解釋的，認(rèn)為某些碼字值是無效的事實(shí)在解碼處理期間用于檢測(cè)接收位流中誤碼的出現(xiàn)。
表1表示如何可以生成一組MC值表1<
回頭看一下，表中下劃線的值代表無效碼值。從此表中能明白已選擇值“1”為有效的1位MC碼，值“0”也不能用作有效的1位MC碼，這是因?yàn)閷⒋嬖谟嘘P(guān)位流是包含1位值“0”還是2位值“00”的模棱兩可的解釋。能進(jìn)行有關(guān)碼的選擇的類似觀察，以避免2與3位值之間、3與4位值之間等等的模梭兩可的解釋。因而，有效的MC值位于以1位值“1”開始的對(duì)角線上。能看出對(duì)于每個(gè)碼字長度，僅有一個(gè)有效碼值。
在一最佳實(shí)施例中，最短的MC值分配給具有最高出現(xiàn)概率的信源碼元，具有較少概率的信源碼元隨之增加地得到較長的MC。回想是組合MC值/IC值是信道碼(CC)，具有1位長MC的CC字在此整個(gè)說明書中將表示為屬于類別1，具有2位長MC的CC字將表示為屬于類別2，等等。
最后，執(zhí)行時(shí)間擴(kuò)散處理，在此處理中，對(duì)于每個(gè)IC值，相關(guān)MC值的各個(gè)位以固定間隔插入IC中(步驟105)。這個(gè)間隔可以選擇地設(shè)置為每隔2位、每隔3位、每隔4位、等等，所得到的碼是CC。
雖然已結(jié)合編碼處理描述了前面兩個(gè)步驟(101與103)，但應(yīng)認(rèn)識(shí)到一旦作為最初事情執(zhí)行這些步驟之后，沒必要對(duì)于每一個(gè)要進(jìn)行編碼的IC值重復(fù)這些步驟。相反地，IC與MC值能一次進(jìn)行預(yù)定義和相互之間進(jìn)行相關(guān)，并且此后無論何時(shí)要編碼新的IC值都可以使用這些IC與MC值。
與每個(gè)類別相關(guān)的CC字的最大數(shù)量是最小CC字長(此處以lmin表示)和類別號(hào)的函數(shù)。
下表2表示lmin、類別、CC字長(定義為l(k)=klmin)、每個(gè)指定類別的字的最大數(shù)量(=21(k)-k)之間的關(guān)系。最后一列(累加的字?jǐn)?shù)量)表示在選擇具有指定類別的所有碼字或較少的碼字包含在此組有效CC字中的情況下多少碼字是可利用的。這個(gè)信息在設(shè)計(jì)碼時(shí)是有用的，因?yàn)樾旁创a元數(shù)量將等于碼字?jǐn)?shù)量。表2并沒有窮盡地而僅是示意lmin=2、3與4的特性。
表2
下表3表示3種不同碼類型的示例性的碼分配lmin=2、lmin=3和lmin=4(下面分別利用項(xiàng)lmin2、lmin3和lmin4在此公開說明書中進(jìn)行表示)。此表中的符號(hào)“X”表示CC的IC部分中“不注意”的位，即IC中所表示的位可以是“0”或“1”。然而，對(duì)于每個(gè)類別的CC，任一給定IC部分中值分配組合應(yīng)不同于分配給那個(gè)相同類別中其他CC的IC部分的值，例如這可以使用固定長度Baang-2碼生成任一給定類別CC的CC的IC部分來實(shí)現(xiàn)。
影響CC選擇的參數(shù)是·信源碼元的數(shù)量；·實(shí)際或估算的pdf；·MC-VLC的最大長度(短的MC-VLC可以比較長碼更快地檢測(cè)到差錯(cuò))；和·每個(gè)類別內(nèi)有效碼字的數(shù)量表3
在選擇用于特殊應(yīng)用的碼字中，不限制在從較高類別中選擇附加碼字之前用盡給定類別所有的碼字。例如，假定，提供具有205個(gè)碼元和已知的pdf的信源。首先，從lmin2碼類型開始，檢查表2中標(biāo)記為“累加的字?jǐn)?shù)”的列，并定位表示大于或等于205的數(shù)量的行。在這種情況中，這是表示254為累加的字?jǐn)?shù)的行。此表也表示有最大兩個(gè)字屬于類別1、四個(gè)字屬于類別2、八個(gè)字屬于類別3、十六個(gè)字屬于類別4、三十二個(gè)字屬于類別5和六十四個(gè)字屬于類別6。因此，類別1至6一起包含總共126個(gè)字。由于在此示例中不必具有254個(gè)字，僅需要從類別7中選擇205-126=79個(gè)字。因此，有從類別7的128個(gè)可用碼字中選擇79個(gè)碼字的自由，這種類型的自由也能用于減少任一較低類別中碼字的數(shù)量，能以這種方法除去不多于128-79=49個(gè)碼字。
相同的程序能應(yīng)用于碼類型lmin3和lmin4。當(dāng)已確定每個(gè)類別中和用于每種碼類型的碼字?jǐn)?shù)量時(shí)，則能使用方程式(2)來查看哪種類型給出最小的平均字長，并且隨后可以選擇這種類型。
在選擇每個(gè)類別內(nèi)碼的類型和碼字的數(shù)量時(shí)，則能計(jì)算MC的pdf，這個(gè)pdf可在解碼器中用于判斷接收不同MC字的概率，如下面更詳細(xì)描述的。
解碼器在開始解碼處理之前應(yīng)給解碼器提供以下信息·對(duì)于CC，接收的碼表和碼類型(例如，lmin2、lmin3或lmin4)·知道哪個(gè)(些)MC字是無效的
·知道每個(gè)類別中哪些碼字是無效的·知道哪個(gè)碼字代表碼組末尾下列附加信息對(duì)于解碼器也可以是有用的·MC字的pdf·接收碼組中碼字?jǐn)?shù)量，或可選擇地接收碼組中碼字的最大數(shù)量解碼器從開頭進(jìn)行同步，這可以通過使發(fā)射機(jī)發(fā)送特定啟動(dòng)碼(一次或重復(fù))以便傳送信息傳遞的開頭來實(shí)現(xiàn)。
在收到一組碼字之后，從CC中提取MC并且分開進(jìn)行處理，這通過根據(jù)所使用的碼類型(例如，任一種碼類型lmin2、lmin3或lmin4，如表3所示)從接收的位流中選擇每個(gè)第二、第三或第四位來實(shí)現(xiàn)。
圖2表示已從lmin3類型碼位流中提取的MC字序列205的示例。原始編碼的MC字序列201具有所示的12個(gè)碼元，但在信道上的傳輸期間已引入誤碼203，于是碼字010已錯(cuò)誤地接收為碼字110。
根據(jù)本發(fā)明的這個(gè)方面，接收序列205首先在正向方向(即從左至右)207中進(jìn)行解碼，直至檢測(cè)到無效MC字，在這種情況中此無效MC字是011。將觀察到差錯(cuò)位(即，接收為“1”而不是所預(yù)定的“0”的位)未檢測(cè)為是錯(cuò)誤的，而反而翻譯為有效的1位長碼字“1”，這使進(jìn)一步的正向解碼與預(yù)定的位組失同步。
只要檢測(cè)到無效碼字(即，此示例中的011)，就標(biāo)注它在位序列中的位置，并且在此碼組的末尾開始后向解碼(即，從右至左)209，而且繼續(xù)后向解碼直至檢測(cè)到無效的MC字或到達(dá)此序列的開頭，而不管哪個(gè)首先發(fā)生。在此示例中，檢測(cè)到無效的MC字110，則知道誤碼定位于后向解碼的110的最左邊的“1”與正向解碼的011中最右邊的“1”之間的間隔211。位于間隔211外面的解碼碼元認(rèn)為是有效的，并包括在正向方向中解碼的碼元以及在后向方向中解碼的一些碼元，在此示例中所得到的解碼碼元213包括原始12個(gè)MC字中的8個(gè)MC字。由于這8個(gè)MC字中的每一個(gè)MC字表示其有關(guān)的IC的長度，所以隨后能解碼IC字。
在上面示例中，陳述后向解碼在碼組的末尾開始并且直至碼組的前面。如果知道碼組中碼字的數(shù)量，或如果碼組末尾字已知道并且已無差錯(cuò)接收，則這是可能的。
然而，如果沒有使解碼器能夠定位碼組末尾的信息，則能估算此碼字序列。如果利用上面的示例繼續(xù)的話，則問題是什么單位錯(cuò)誤最有可能生成無效的MC字011？分別將類別1、2與3的概率表示為P1、P2與P3，和將BSC信道的誤碼率表示為Pe，則得到1,1,1→011概率為P1·P1·P1·Pe·(1-Pe)200,1→011概率為P2·P1·Pe(1-Pe)2010→011概率為P3·Pe(1-Pe)2并選擇具有最高概率的序列。注意此數(shù)字不取決于誤碼率Pe。
對(duì)于Laplacian(拉普拉斯)和Gaussian(高斯)分布，序列00,1通常是引起011的最有可能的組合，并因此由兩個(gè)MC碼字組成，這也與下面結(jié)合圖3所述的第二示例一致。
下面附加的信息能由解碼器用于避免失同步和減少可能誤碼的間隔·從pdf和類別分割(partitioning)中計(jì)算的特殊類別出現(xiàn)概率，這與特殊MC字出現(xiàn)概率相同。
·無效CC字的檢測(cè)，即不是FLC中所有可能的碼字都進(jìn)行使用。
下面將更詳細(xì)地描述使用此附加信息的技術(shù)。
現(xiàn)將結(jié)合圖3描述第二示例。在此示例中，碼類型是Lmin4，并且無效MC字是0111，示出具有15個(gè)碼元的編碼序列301。在傳輸期間，誤碼303出現(xiàn)，以致所發(fā)送的“0”在接收的序列305中接收為“1”。
執(zhí)行正向解碼307，直至遇到無效碼字0111。(假如誤碼303未出現(xiàn)，則此無效碼字已正確解碼為3個(gè)碼字“00”、“1”和“1”。)節(jié)省無效碼字的位置，并且從碼組末尾開始往前來啟動(dòng)后向解碼309。后向解碼309繼續(xù)。直至遇到無效碼字1110，節(jié)省此無效碼字的位置，并且差錯(cuò)區(qū)域311識(shí)別為是那些位于這兩個(gè)節(jié)省的無效碼字之間的間隔中的位。
位于間隔311外面的解碼碼元認(rèn)為是有效的，并包括在正向方向中解碼的碼元以及在后向方向中解碼的某些碼元，所得到的解碼碼元313在此示例中包括原始12個(gè)MC字中的8個(gè)MC字。由于這8個(gè)MC字中的每一個(gè)MC字表示其相關(guān)IC的長度，所以能解碼IC字。
在使用較長的MC字時(shí)，由于大的碼表，所以在檢測(cè)到誤碼之前可能要化費(fèi)一些時(shí)間，這表示在第三示例中，現(xiàn)將結(jié)合圖4進(jìn)行描述。這里，碼類型又是lmin4，并且無效MC字是0111，示出具有15個(gè)碼元的編碼序列401。在傳輸期間，誤碼403出現(xiàn)，以致發(fā)送的“0“在所示的接收序列405中接收為“1”。
執(zhí)行正向解碼407。與前面的示例不同，接收序列405盡管出現(xiàn)誤碼也僅包括有效碼字。僅在到達(dá)碼組末尾時(shí)，才檢測(cè)到差錯(cuò)出現(xiàn)。這個(gè)檢測(cè)在發(fā)現(xiàn)不完全碼字(即，單位“0”)為碼組中最后項(xiàng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行。節(jié)省無效碼字的位置，并且從碼組末尾開始往前啟動(dòng)后向解碼409，后向解碼409繼續(xù)，直至遇到無效碼字1110。節(jié)省此無效碼字的位置，并且差錯(cuò)區(qū)域411識(shí)別為位于這兩個(gè)節(jié)省無效碼字之間的間隔中的那些位。
位于間隔411外面的解碼碼元認(rèn)為是有效的，并且在這種情況中僅包括在正向方向中解碼的那些碼元，這是因?yàn)檎蛱幚砦礄z測(cè)到第一個(gè)無效MC，直至遭遇碼組末尾。所得到的解碼序列415僅包括原始MC碼字中的3個(gè)碼字，隨后能解碼與這三個(gè)MC碼字相關(guān)的三個(gè)IC字(未示出)。
現(xiàn)將結(jié)合表4描述一個(gè)完整示例，例如在表4中將可以使用的Huffman碼表表示為運(yùn)動(dòng)矢量數(shù)據(jù)(MVD)表。
表4
<
由于此表表示Huffman碼，所以我們能將信源的概率分布計(jì)算為Pc(k)=2-1(k),0≤K≤N-1。字長分布l(k)在kraft不等式(3)中接近1，并因此此碼是最佳的，即平均字長等于所述的pdf的信源熵，此信源的熵與平均字長約為2.61位/碼元。
表5(見下面)中所示的lmin3碼的平均字長對(duì)于相同pdf來說是3.62位/碼元，并且冗余度約為28％，其中冗余度定義為
其中HA是信源A的熵(見方程式(1))。
另一方面，對(duì)于具有標(biāo)準(zhǔn)偏差δ=4的信源的Laplacian概率分布，兩個(gè)碼的平均字長約為4.58位/碼元并且冗余度約為14％。對(duì)于δ=5，分別具有平均字長4.90與5.16位/碼元以及冗余度13％與18％的lmin3碼比表4中所示的碼更有效。
所以，最有效的碼主要取決于實(shí)際的pdf。
表5表示lmin3碼，具有·類別1中的4個(gè)碼字以及MC=1的概率為P1；·類別2中的15個(gè)碼字，MC=00的概率為P2；·類別3中的45個(gè)碼字，MC=010的概率為P3；和·無效MC=011在表5中，兩個(gè)Baang-2碼用于4與6位IC，并且一個(gè)Baang-1(格雷)碼用于2位IC。
表5
將信源的pdf表示為Pc(k)，相應(yīng)的不同MC(類別)的概率是p1=Σk=3033pc(k)]]>p2=Σk=2329pc(k)+Σk=3441pc(k)]]>p3=Σk=022pc(k)+Σk=4263pc(k)]]>表6表示3個(gè)不同pdf的概率，其中L(m,σ)表具有平均偏差m和標(biāo)準(zhǔn)偏差σ的Laplacian分布，而N(m,σ)表示具有平均偏差m與標(biāo)準(zhǔn)偏差σ的Gaussian分布。
表6
雖然這些數(shù)字隨不同的分布而變化，但類別3的概率總是比其他的小一個(gè)數(shù)量級(jí)。這個(gè)附加信息在解碼處理中能用于檢測(cè)和將誤碼限制到較小的區(qū)域。在此示例中，相對(duì)“1”與“00”計(jì)數(shù)的“010”的相當(dāng)高的計(jì)數(shù)可能表示誤碼(或同步的丟失)并且這可能在遇到無效MC011之前發(fā)生。
而且，由于類別3中的IC僅使用64個(gè)可能碼字中的45個(gè)碼字，所以在能用于檢測(cè)誤碼的這個(gè)類別中有19個(gè)無效碼字，每個(gè)類別中的IC是固定長度碼(FLC)。如前面所提供的，可以使用任何FLC設(shè)計(jì)技術(shù)(直接二進(jìn)制碼、格雷碼等)，但在易于出錯(cuò)的環(huán)境中使用諸如美國臨時(shí)申請(qǐng)?zhí)?0/007614中所述的Baang-1或Baang-2碼的誤差彈性碼是有益的，此美國臨時(shí)申請(qǐng)?zhí)?0/007614全部引入在此作為參考。
現(xiàn)將結(jié)合圖5中所述的流程圖描述根據(jù)本發(fā)明一方面的基本編碼方案。一組碼字進(jìn)行接收并作為鏈接位流存儲(chǔ)在解碼器中(步驟501)。解碼方案通過初始化兩個(gè)變量，即MC正向計(jì)數(shù)器(MC-f計(jì)數(shù)器)和MC后向計(jì)數(shù)器(MC-b計(jì)數(shù)器)繼續(xù)，以致這兩個(gè)變量分別指向接收碼組的開頭與末尾(步驟503)。
正向解碼(例如，從左至右)此時(shí)開始。根據(jù)所解碼的VLC碼的類型(例如，lmin2、lmin3或lmin4)，提取存儲(chǔ)的位流中每隔n個(gè)位(例如，每隔兩個(gè)、三個(gè)或四個(gè)位)，所提取的位流形成代表接下來接收的MC的位序列，未提取的位是不需要解碼的IC位。
在提取MC字之后，MC-f計(jì)數(shù)器增加MC字中的位數(shù)(步驟507)，并進(jìn)行檢查以查看它是否有效(判決方框509)。整個(gè)MC是壓縮VLC(即，它利用等號(hào)滿足方程式(3))，至少有一個(gè)無效MC字。例如，如果正解碼lmin3碼，則有效MC字可以是1,00或010，而MC字011是無效的。(其他示例也參見表1)。注意如果解碼器到達(dá)碼組的末尾，并且此時(shí)沒有有效MC字，例如前面示例中的0或01，這翻譯為無效的MC字。
如果檢測(cè)的MC字是有效的(判決框509的“是”路徑)，則此時(shí)能解碼是相應(yīng)IC字的未提取的位。每個(gè)MC字的相應(yīng)IC位數(shù)從MC字自身中進(jìn)行確定(例如，對(duì)于碼類型lmin3，MC字中每一個(gè)位有兩個(gè)IC位，并從所存儲(chǔ)的位流中提取那些位(例如，參見表3以查看IC位的位置如何與接收位流中的MC位布局有關(guān))(步驟511)。
每個(gè)提取的IC應(yīng)具有預(yù)定義的固定長度碼表中的一個(gè)值，并且對(duì)于給定數(shù)量n的位，有最多2n的IC字。不是所有的這些字都需要使用，尤其是對(duì)于對(duì)應(yīng)最長MC字的類別，可以有不使用的IC字。例如，參見表4，在表4中在類別3中有19個(gè)不使用的IC字。
測(cè)試每個(gè)提取的IC字以查看它是否是有效IC字，即所提取的IC字是否與相應(yīng)FLC表中的一個(gè)值匹配一致(判決框513)。對(duì)于是無效的每個(gè)IC字(判決框51 3的“否”路徑)，能選擇跳過此IC字(判決框515的“否”路徑)式試圖估算有效的IC字(判決框51 5的“是”路徑)。估算每個(gè)無效的IC(步驟517)包括選擇在例如Hamming(漢明)間距的某種意義上來說接近檢測(cè)字的有效IC字。人們可能想動(dòng)態(tài)地決定跳過或估算有效IC字而不總是跳過或總是估算的原因是解碼IC字的漢明間距使執(zhí)行估算相對(duì)簡(jiǎn)單或可選擇地困難。例如，解碼的IC字可以具有至1個(gè)有效碼字的1的漢明間距，在這種情況中選擇哪個(gè)字的抉擇是簡(jiǎn)單的。在時(shí)間上的另一點(diǎn)，解碼的IC字可以具有至3個(gè)有效碼字的2的漢明間距，在這種情況中估算的抉擇不是如此顯而易見的。
所提取的IC字是否有效和是否已跳過或估算無效的IC字的處理通過測(cè)試MC-f計(jì)數(shù)器以查看是否已到達(dá)碼組末尾(EOB)(判決框519)來繼續(xù)。如果未到達(dá)(判決框519的“否”路徑)，則重復(fù)處理循環(huán)，在步驟505上開始處理循環(huán)。
然而，如果已到達(dá)碼組末尾(判決框519的“是”路徑)，則這是在接收碼組中僅檢測(cè)到有效的MC字的情況，盡管有可能已跳過或估算一個(gè)或多個(gè)IC字。隨后從例行程序中輸出所有“有效”IC字(包括估算的IC字)(步驟521)?？蛇x擇地，可以輸出碼組中IC字的相應(yīng)附標(biāo)，隨后處理完成(步驟523)。
現(xiàn)在返回到判決框509，如果檢測(cè)的MC字不是有效的(判決框509的“否”路徑)，則存儲(chǔ)MC-f計(jì)數(shù)器的值(步驟525)，并且開始后向解碼(例如，在接收碼組中從右至左進(jìn)行解碼)。后向操作，提取MC字(步驟527)，并且MC-b計(jì)數(shù)器減少提取的MC字中的位數(shù)(步驟529)。
如果提取的MC字是有效的(判決框531的“是”路徑)，則現(xiàn)在能解碼是相應(yīng)IC字的未提取的位，于是從存儲(chǔ)的位流中提取所提取的MC字的相應(yīng)IC位數(shù)(步驟533)。
測(cè)試每個(gè)提取的IC字以查看它是否是有效IC字，即所提取的IC字是否與相應(yīng)FLC表中的一個(gè)值一致(判決框535)。對(duì)于是無效的每個(gè)IC字(判決框535的“否”路徑)，能選擇跳過IC字(判決框537的“否”路徑)或能試圖估算有效IC字(判決框539的“是”路徑)。如上所述，估算每個(gè)無效IC(步驟539)包括選擇在例如漢明間距的某種意義來說接近所檢測(cè)字的有效IC字。
所提取的IC字是否有效和是否已跳過或估算無效IC字的處理通過測(cè)試MC-b以查看是否已達(dá)到碼組開頭(SOB)(判決框541)來繼續(xù)。如果未到達(dá)(判決框541的“否”路徑)，則在步驟527上開始重復(fù)處理循環(huán)。
然而，如果已到達(dá)碼組開頭(判決框541的“是”路徑)，則這是在后向處理期間在接收碼組中僅檢測(cè)到假定有效的MC字的情況，由于從正向處理中了解到誤差存在，位于碼組開頭與MC-f計(jì)數(shù)器之間沒有任何一個(gè)MC能認(rèn)為是有效的，而且只有跟在在正向處理期間發(fā)現(xiàn)的差錯(cuò)MC字后面(即，右邊)的那些MC字將用于識(shí)別有效的IC字。因此，存儲(chǔ)MC-b計(jì)數(shù)器的值(步驟543)，并且從例行程序僅輸出有效的IC字(包括任何“估算的”IC字)(步驟545)?？蛇x擇地，可以輸出碼組內(nèi)IC字的相應(yīng)附標(biāo)，隨后處理完成(步驟547)。
現(xiàn)在返回到判決方框531，如果提取無效的MC字(判決框531的“否”路徑)，則差錯(cuò)位置已定位到位于MC-b計(jì)數(shù)器與MC-f計(jì)數(shù)器之間的接收碼組中的區(qū)域。因此，存儲(chǔ)MC-b計(jì)數(shù)器的值(步驟543)，并且僅輸出有效的IC字(包括任何“估算的”IC字)。在這種情況中，這表示輸出在正向處理期間解碼的有效IC字(即，位于碼組開頭與MC-b計(jì)數(shù)器之間的那些有效IC字)以及輸出在后向處理期間解碼的有效IC字(即，位于MC-f計(jì)數(shù)器)與碼組末尾之間的那些IC字)，處理隨后完成(步驟547)。
圖5所示的基本編碼方案在接收的碼組中僅檢測(cè)到一個(gè)差錯(cuò)的情況中具有圖6所示的特征行為。假定在接收碼組中存在誤碼601，正向解碼不可能檢測(cè)到無效MC直至以后某個(gè)時(shí)間，如利用MC-f計(jì)數(shù)器603的位置所示的。后向解碼隨后開始，并且不可能發(fā)現(xiàn)無效MC字直至在誤碼601的實(shí)際位置前面的位置，所檢測(cè)到的無效MC字位置利用MC-b計(jì)數(shù)器605的位置來表示。在輸出階段期間，有效IC是位于從碼組開頭607直至碼組尾609的間隔中的那些IC，而且也是位于從MC-f計(jì)數(shù)器603開始并包括MC-f計(jì)數(shù)器603直至碼組末尾609的間隔中的那些IC。
一個(gè)可選擇的解碼方案表示在圖7中。在本發(fā)明的這個(gè)實(shí)施例中，解碼器通過在正向方向中檢測(cè)到誤碼時(shí)反向解碼并從那個(gè)位置開始后向解碼能將誤碼限定到較小的間隔。在后向方向中檢測(cè)到誤碼時(shí)，從正好在檢測(cè)到前面的正向誤碼的點(diǎn)之后的下一個(gè)位位置繼續(xù)正向解碼。即，正向處理從利用MC-f計(jì)數(shù)器指向的最后位置重新開始。在此實(shí)施例中將觀察到僅在正向處理期間生成有效IC字，這是因?yàn)楹笙蛱幚韮H用于識(shí)別無效間隔的開頭。除了這些不同之外，步驟701-731與741-743類似于上面結(jié)合圖5所述的步驟501-531和541-543，并因此在此將不詳細(xì)進(jìn)行描述。在步驟743中存儲(chǔ)MC-b計(jì)數(shù)器的值之后，在判決框719上重新開始正向處理以測(cè)試是否到達(dá)碼組末尾。注意如果檢測(cè)到多個(gè)誤碼，則將有多組存儲(chǔ)的MC-f計(jì)數(shù)器與MC-b計(jì)數(shù)器值。因此，輸出有效碼字(步驟721)由輸出對(duì)應(yīng)于已確定為無差錯(cuò)的定位間隔的有效IC字組成，所定位的間隔是位于碼組開頭與第一存儲(chǔ)的MC-b計(jì)數(shù)器之間的第一間隔、位于第一存儲(chǔ)的MC-b計(jì)數(shù)器與第二存儲(chǔ)的MC-b計(jì)數(shù)器之間的第二估算間隔、等等、直至位于最后存儲(chǔ)的MC-f計(jì)數(shù)器與碼組末尾之間的最后間隔。
從上面能看出本發(fā)明能從所接收的數(shù)據(jù)碼組中提取有效的IC字而不管出現(xiàn)多個(gè)誤碼。還要注意在無效間隔中丟失的IC字?jǐn)?shù)量是未知的，但能估算這個(gè)數(shù)量。
圖7所示的可選擇編碼方案在接收碼組中檢測(cè)到兩個(gè)誤碼的情況中具有圖8所示的特征行為。假定在接收碼組中存在第一誤碼801，正向解碼不可能檢測(cè)到無效MC，直至以后某個(gè)時(shí)間，如利用第一MC-f計(jì)數(shù)器值803的位置所示的。后向解碼隨后在此點(diǎn)上開始，并且直至在誤碼801的實(shí)際位置前面的位置才可能發(fā)現(xiàn)無效MC字，所檢測(cè)的無效MC字的位置利用第一MC-b計(jì)數(shù)器值805的位置來表示。
正向解碼然后從正好在最后留下的點(diǎn)后面的這里利用第一MC-f計(jì)數(shù)器值803表示的位位置重新開始。第二誤碼807也存在于接收的碼組中，但正向解碼不可能檢測(cè)到無效MC，直至以后某個(gè)時(shí)間，如利用第二MC-f計(jì)數(shù)器值809的位置所示的。后向解碼則在此點(diǎn)上開始，并且不可能發(fā)現(xiàn)無效MC字，直至在第二誤碼807的實(shí)際位置前面的位置，所檢測(cè)的無效MC字的位置利用第二MC-b計(jì)數(shù)器值811的位置來表示。
正向處理再次從正好在最后留下的點(diǎn)后面的位的位置，即在利用第二MC-f計(jì)數(shù)器值809表示的位置上重新開始。由于在接收碼組中沒有更多的誤碼，所以處理繼續(xù)，直至檢測(cè)到碼組末尾81 3，此時(shí)輸出有效ICs。有效ICs是位于由碼組開頭815直至第一MC-b計(jì)數(shù)器值805所定義的第一間隔、位于由第一MC-b計(jì)數(shù)器值803與第二MC-b計(jì)數(shù)器值811定義的第二間隔而且也位于從第二MC-f計(jì)數(shù)器809開始并且包括第二MC-f計(jì)數(shù)器809直至碼組末尾813的第三間隔中的那些ICs。
本發(fā)明可以以許多方式實(shí)現(xiàn)，包括硬布線數(shù)字邏輯或可選擇的編程處理器的方式。采用本發(fā)明概念的系統(tǒng)的高級(jí)方框圖表示在圖9中。在發(fā)送一側(cè)上，編碼器901包括信源編碼器903和信道編碼器905。信源編碼器接收數(shù)字編碼的信源碼元并輸出提供給信道編碼器905的相應(yīng)IC字。信道編碼器905根據(jù)上述原理生成合適的MC字，并通過以預(yù)定的固定間隔將MC位插入到IC字中來生成CC字，信道編碼器905隨后將生成的CC字提供給信道907。
在接收一側(cè)上，解碼器909包括共同協(xié)調(diào)其操作來執(zhí)行例如圖5或7中所示步驟的信道解碼器911與信源解碼器913。信道解碼器911從信道907中接收一組CC字并以預(yù)定的固定間隔提取位，它隨后解碼MC字并使用這些MC字來根據(jù)上面詳細(xì)描述的技術(shù)生成一組相應(yīng)的“有效的”(可能估算的)IC字，這些IC字隨后提供給信源解碼器913，此解碼器913將IC字翻譯成相應(yīng)的數(shù)字信源碼元，然后從解碼器909中輸出這些信源碼元。
本發(fā)明特征在于包括以下的許多優(yōu)點(diǎn)·編碼簡(jiǎn)單；·解碼簡(jiǎn)單；·它是有效的，要求發(fā)送位中相對(duì)低的冗余度；·呈現(xiàn)相對(duì)低的編碼解碼延遲量，尤其在采用其中后向解碼在正向解碼首先檢測(cè)到誤碼的點(diǎn)上而不是從碼組末尾開始的可選擇實(shí)施例時(shí)；·不要求提供反向信道；和·它是自同步的。
對(duì)本發(fā)明已結(jié)合特定實(shí)施例進(jìn)行描述了，但對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，顯然有可能以除了上述優(yōu)選實(shí)施例之外的特定形式來實(shí)施本發(fā)明，這可以不脫離本發(fā)明精神而進(jìn)行。例如，與所示的示例相比能交換0與1的角色，并且能改變信道碼字中MC位的位置。
因此，最佳實(shí)施例僅是示意性的并且不認(rèn)為是任何方式上的限制。本發(fā)明的范疇由所附的權(quán)利要求書給定而不是由前面描述所給定，并且落入權(quán)利要求書范圍內(nèi)的所有變化與等效物都將包含在其中。
權(quán)利要求
1．用于在電信系統(tǒng)中通過信道發(fā)送數(shù)據(jù)的一種方法，此方法包括以下步驟提供一組固定長度碼表，其中每個(gè)固定長度碼表具有不同于所有其他固定長度碼表長度的長度；將此數(shù)據(jù)編碼為一組信息碼字，其中每個(gè)信息碼字是從一個(gè)固定長度碼表中選擇的一個(gè)值；提供一組標(biāo)志碼，其中標(biāo)志碼是可變長度碼；將唯一一個(gè)標(biāo)志碼與每個(gè)固定長度碼表相關(guān)聯(lián)；通過以固定位間隔在每個(gè)信息碼字中一次一位地插入相關(guān)聯(lián)的標(biāo)志碼來生成信道碼字；和通過信道發(fā)送該信道碼字。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，這組標(biāo)志碼是滿足以下關(guān)系的壓縮短的可變長度碼Σk=0M-12-1(k)≤1]]>其中K是表示一個(gè)標(biāo)志碼的附標(biāo)，l(k)是利用附表K表示的標(biāo)志碼的長度，而M是標(biāo)志碼的數(shù)量；和至少一個(gè)標(biāo)志碼表示為不與任何一個(gè)固定長度碼表相關(guān)聯(lián)的無效標(biāo)志碼。
3．根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中將唯一一個(gè)標(biāo)志碼與每個(gè)固定長度碼表相關(guān)聯(lián)的步驟包括以下步驟將最短的標(biāo)志碼與最短的固定長度碼表相關(guān)聯(lián)；和將越來越長的標(biāo)志碼與越來越長的固定長度碼表相關(guān)聯(lián)；
4．根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其中對(duì)于數(shù)據(jù)的每個(gè)碼元，有從一個(gè)固定長度碼表中選擇的一個(gè)相應(yīng)信息碼字；和至少一個(gè)固定長度碼表包括一個(gè)或多個(gè)選擇用作信息碼字的值和一個(gè)或多個(gè)不選擇用作信息碼字的剩余值。
5．用于在電信系統(tǒng)中從信道中接收數(shù)據(jù)的一種方法，此方法包括以下步驟從信道中接收一組數(shù)據(jù)位，其中此組數(shù)據(jù)位具有指定為碼組開頭的第一端和指定為碼組末尾的第二端；在碼組開頭開始通過提取每隔n+1位在正向方向中處理此組數(shù)據(jù)位，其中n是大于或等于1的整數(shù)，其中所提取的位表示提取的標(biāo)志碼位；確定所提取的標(biāo)志碼位是否構(gòu)成一組標(biāo)志碼字之中一個(gè)有效標(biāo)志碼字，其中標(biāo)志碼是可變長度碼；如果所提取的標(biāo)志碼位構(gòu)成一組標(biāo)志碼字之中一個(gè)有效標(biāo)志碼字，則對(duì)于每一個(gè)標(biāo)志碼字位，從此組數(shù)據(jù)位中提取n個(gè)以前未提取的位用作接收的信息碼字；確定所接收的信息碼字是否是固定長度碼表中一個(gè)有效成員；和如果所接收的信息碼字是固定長度碼表中一個(gè)有效成員，則存儲(chǔ)所接收的信息碼字以便后續(xù)處理。
6．根據(jù)權(quán)利要求5的方法，還包括以下步驟如果所接收的信息碼字不是固定長度碼表之中的有效成員，則從接收的信息碼字中估算一個(gè)有效信息碼字；和存儲(chǔ)所估算的信息碼字以便后續(xù)處理。
7．根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中估算有效信息碼字的步驟包括從接收的信息碼字中估算具有最近的漢明間距的信息碼字。
8．根據(jù)權(quán)利要求5的方法，還包括以下步驟如果所提取的標(biāo)志碼位不構(gòu)成該組標(biāo)志碼字之中一個(gè)有效的標(biāo)志碼字，則存儲(chǔ)正向提取的標(biāo)志碼位的位置，并從碼組末尾開始通過提取每隔n+1位在后向方向中處理此組數(shù)據(jù)位，其中n是大于或等于1的整數(shù)，后向提取的位表示后向提取的標(biāo)志碼位；確定后向提取的標(biāo)志碼位是否構(gòu)成該組標(biāo)志碼字之中有效的一個(gè)標(biāo)志碼字；如果后向提取的標(biāo)志碼位構(gòu)成該組標(biāo)志碼字之中有效的一個(gè)標(biāo)志碼字，則對(duì)于每一個(gè)標(biāo)志碼字位，從此組數(shù)據(jù)位中提取n個(gè)以前未提取的位用作后向接收的信息碼字；確定此后向接收的信息碼字是否是固定長度碼表中的有效成員；和如果此后向接收的信息碼字是固定長度碼表中的有效成員，則存儲(chǔ)此后向接收的信息碼字以便后續(xù)處理。
9．根據(jù)權(quán)利要求8的方法，還包括以下步驟如果后向接收的信息碼字不是固定長度碼表中的有效成員，則從后向接收的信息碼字中估算一個(gè)有效信息碼字；和存儲(chǔ)所估算的信息碼字以便后續(xù)處理。
10．根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中估算有效信息碼字包括從后向接收的信息碼字中估算具有最近漢明間距的信息碼字。
11．根據(jù)權(quán)利要求8的方法，還包括以下步驟如果后向提取的標(biāo)志碼位不構(gòu)成該組標(biāo)志碼字之中有效的一個(gè)標(biāo)志碼字，則存儲(chǔ)后向提取的標(biāo)志碼位的位置。
12．根據(jù)權(quán)利要求11的方法，還包括以下步驟如果正向提取的標(biāo)志碼位的存儲(chǔ)位置比后向提取的標(biāo)志碼位的存儲(chǔ)位置更接近碼組末尾，則確定由后向提取的標(biāo)志碼位的存儲(chǔ)位置和正向提取的標(biāo)志碼位的存儲(chǔ)位置所定義的差錯(cuò)間隔；和輸出在差錯(cuò)間隔外面的任何存儲(chǔ)的信息碼字。
13．根據(jù)權(quán)利要求5的方法，還包括以下步驟如果提取的標(biāo)志碼位不構(gòu)成該組標(biāo)志碼字之中有效的一個(gè)標(biāo)志碼字，則存儲(chǔ)正向提取的標(biāo)志碼位的位置，并從正向提取的標(biāo)志碼位位置開始通過提取每隔n+1位在后向方向中處理此組數(shù)據(jù)位，其中n是大于或等于1的整數(shù)，后向提取的位表示后向提取的標(biāo)志碼位；確定后向提取的標(biāo)志碼位是否構(gòu)成該組標(biāo)志碼字之中有效的一個(gè)標(biāo)志碼字；如果后向提取的標(biāo)志碼位構(gòu)成該組標(biāo)志碼字之中有效的一個(gè)標(biāo)字碼字，則對(duì)于每一個(gè)標(biāo)志碼字位，從此組數(shù)據(jù)位中提取n個(gè)以前未提取的位用作后向接收的信息碼字；確定此后向接收的信息碼字是否是固定長度碼表之中的有效成員；和如果后向接收的信息碼字是固定長度碼表中的有效成員，則存儲(chǔ)此后向接收的信息碼字以便后續(xù)處理。
14．根據(jù)權(quán)利要求13的方法，還包括以下步驟如果后向接收的信息碼字不是固定長度碼表中的有效成員，則從后向接收的信息碼字中估算有效信息碼字；和存儲(chǔ)所估算的信息碼字以便后續(xù)處理。
15．根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其中估算有效信息碼字的步驟包括從后向接收的信息碼字中估算具有最近漢明間距的信息碼字。
16．根據(jù)權(quán)利要求13的方法，還包括以下步驟如果后向提取的標(biāo)志碼位不構(gòu)成該組標(biāo)志碼字中有效的一個(gè)標(biāo)志碼，則存儲(chǔ)后向提取的標(biāo)志碼位的位置；和從所存儲(chǔ)的正向提取的標(biāo)志碼位的位置后面的一個(gè)位置開始重新進(jìn)行此組數(shù)據(jù)位的正向處理。
17．根據(jù)權(quán)利要求16的方法，還包括以下步驟檢測(cè)此組數(shù)據(jù)位的正向處理已到達(dá)碼組末尾；確定由后向提取的標(biāo)志碼位的存儲(chǔ)位置與正向提取的標(biāo)志碼位的存儲(chǔ)位置定義的任何存在的差錯(cuò)間隔；和輸出位于差錯(cuò)間隔外面的任何存儲(chǔ)的信息碼字；
18．根據(jù)權(quán)利要求17的方法，還包括以下步驟確定與有效的較短標(biāo)志碼字計(jì)數(shù)有關(guān)的有效的最長標(biāo)志碼字計(jì)數(shù)是否大于預(yù)期的最長標(biāo)志碼字的計(jì)數(shù)，其中所預(yù)期的計(jì)數(shù)從數(shù)據(jù)的概率分布中進(jìn)行確定，其中過分高的有效的最長標(biāo)志碼字的計(jì)數(shù)表示誤碼的可能性；如果有效的最長標(biāo)志碼字計(jì)數(shù)過分高，則選擇另一個(gè)同步位置來處理此組數(shù)據(jù)位；和確定與有效的最長標(biāo)志碼字有關(guān)的信息碼字是否有效，而如果無效，則選擇另一個(gè)同步位置來處理此組數(shù)據(jù)位。
19．用于在電信系統(tǒng)中通過信道發(fā)送數(shù)據(jù)的一種設(shè)備，此設(shè)備包括用于提供多個(gè)固定長度碼表的裝置，其中每一個(gè)固定長度的表具有不同于所有其他固定長度碼表長度的長度；用于將數(shù)據(jù)編碼為多個(gè)信息碼字的裝置，其中每個(gè)信息碼字是從一個(gè)固定長度碼表中選擇的一個(gè)值；用于提供一組標(biāo)志碼的裝置，其中標(biāo)志碼是可變長度碼；用于將唯一一個(gè)標(biāo)志碼與每個(gè)固定長度碼表相關(guān)聯(lián)的裝置；用于通過以固定位間隔一次一位地在每個(gè)信息碼字中插入相關(guān)聯(lián)的標(biāo)志碼來生成信道碼字的裝置；和用于通過信道發(fā)送該信道碼字的裝置。
20．根據(jù)權(quán)利要求19的設(shè)備，其中這多個(gè)標(biāo)志碼是滿足以下關(guān)系的壓縮短的可變長度碼。Σk=0M-12-1(k)≤1]]>其中K是表示一個(gè)標(biāo)志碼的附標(biāo)，l(k)是利用附標(biāo)K表示的標(biāo)志碼長度，而M是標(biāo)志碼的數(shù)量；和至少一個(gè)標(biāo)志碼表示為不與任何一個(gè)固定長度碼表相關(guān)聯(lián)的無效標(biāo)志碼。
21．根據(jù)權(quán)利要求20的設(shè)備，其中用于將唯一一個(gè)標(biāo)志碼與每個(gè)固定長度碼表相關(guān)聯(lián)的裝置包括用于將最短的標(biāo)志碼與最短的固定長度碼表相關(guān)聯(lián)的裝置；和用于將越來越長的標(biāo)志碼與越來越長的固定長度碼表相關(guān)聯(lián)的裝置；
22．根據(jù)權(quán)利要求21的設(shè)備，其中，對(duì)于數(shù)據(jù)的每個(gè)碼元，有從一個(gè)固定長度碼表中選擇的相應(yīng)的一個(gè)信息碼字；和至少一個(gè)固定長度碼表包括選擇用作信息碼字的一個(gè)或多個(gè)值和不選擇用作信息碼字的一個(gè)或多個(gè)剩余值。
23．用于在電信系統(tǒng)中從信道中接收數(shù)據(jù)的一種設(shè)備，此設(shè)備包括用于從信道中接收一組數(shù)據(jù)位的裝置，其中此組數(shù)據(jù)位具有表示為碼組開頭的第一端和表示為碼組末尾的第二端；用于通過提取每隔n+1位從碼組開頭開始以正向方向處理此組數(shù)據(jù)位的裝置其中n是大于或等于1的整數(shù)，其中所提取的位表示提取的標(biāo)志碼位；用于確定所提取的標(biāo)志碼位是否構(gòu)成一組標(biāo)志碼字中有效的一個(gè)標(biāo)志碼字的裝置，其中標(biāo)志碼是可變長度碼；響應(yīng)構(gòu)成該組標(biāo)志碼字中有效的一個(gè)標(biāo)志碼字的所提取的標(biāo)志碼字，用于從每一個(gè)標(biāo)志碼字位的數(shù)據(jù)位組中提取n個(gè)以前未提取的位的裝置，其中所提取的位用接收的信息碼字；用于確定所接收的信息碼字是否是固定長度碼表中的有效成員的裝置；和響應(yīng)于所接收的信息碼字是固定長度碼表中的有效成員，用于存儲(chǔ)此接收的信息碼字以便后續(xù)處理的裝置。
24．根據(jù)權(quán)利要求23的設(shè)備，還包括如果接收的信息碼字不是固定長度碼表中有效成員，用于從接收的信息碼字中估算有效的信息碼字的裝置；和用于存儲(chǔ)所估算的信息碼字以便后續(xù)處理的裝置。
25．根據(jù)權(quán)利要求24的設(shè)備，其中用于估算有效信息碼字的裝置包括用于從接收的信息碼字中估算具有最近漢明間距的信息碼字的裝置。
26．根據(jù)權(quán)利要求23的設(shè)備，還包括響應(yīng)未構(gòu)成該組標(biāo)志碼字中有效的一個(gè)標(biāo)志碼字的所提取的標(biāo)志碼位，用于存儲(chǔ)正向提取的標(biāo)志碼位位置并用于通過提取每隔n+1位在碼組的末尾開始以后向方向處理此組數(shù)據(jù)位的裝置，其中n是大于或等于1的整數(shù)，后向提取的位表示后向提取的標(biāo)志碼位；用于確定后向提取的標(biāo)志碼位是否構(gòu)成該組標(biāo)志碼字中有效的一個(gè)標(biāo)志碼字；響應(yīng)構(gòu)成該組標(biāo)志碼字中有效的一個(gè)標(biāo)志碼字的后向提取的標(biāo)志碼位，用于從每一個(gè)標(biāo)志碼字位的數(shù)組位組中提取n個(gè)以前未提取的位的裝置，其中所提取的位用作后向接收的信息碼字；用于確定后向接收的信息碼字是否是固定長度碼表的有效成員的裝置；和響應(yīng)是固定長度碼表的有效成員的后向接收的信息碼字，用于存儲(chǔ)此后向接收的信息碼字以便后續(xù)處理的裝置。
27．根據(jù)權(quán)利要求26的設(shè)備，還包括如果此后向接收的信息碼字不是固定長度碼表的有效成員，用于從此后向接收的信息碼字中估算有效信息碼字的裝置；和用于存儲(chǔ)所估算的信息碼字以便后續(xù)處理的裝置。
28．根據(jù)權(quán)利要求27的設(shè)備，其中用于估算有效信息碼字的裝置包括用于從后向接收的信息碼字中估算具有最近漢明間距的信息碼字的裝置。
29．根據(jù)權(quán)利要求26的設(shè)備，還包括響應(yīng)不構(gòu)成該組標(biāo)志碼字中有效的一個(gè)標(biāo)志碼的后向提取的標(biāo)志碼位，用于存儲(chǔ)后向提取的標(biāo)志碼位的位置的裝置。
30．根據(jù)權(quán)利要求29的設(shè)備，還包括響應(yīng)此后向提取的標(biāo)志碼位的存儲(chǔ)位置更接近碼組末尾的正向提取的標(biāo)志碼位的存儲(chǔ)位置，用于確定由后向提取的標(biāo)志碼位的存儲(chǔ)位置與正向提取的標(biāo)志碼位的存儲(chǔ)位置定義的差錯(cuò)間隔的裝置；和用于輸出位于差錯(cuò)間隔之外的任何存儲(chǔ)的信息碼字的裝置。
31．根據(jù)權(quán)利要求23的設(shè)備，還包括響應(yīng)不構(gòu)成該組標(biāo)志碼字中有效的一個(gè)標(biāo)志碼字的所提取的標(biāo)志碼位，用于存儲(chǔ)正向提取的標(biāo)志碼位的位置并用于通過提取每隔n+1位在正向提取的標(biāo)志碼位位置上開始以后向方向處理此組數(shù)據(jù)位的裝置，其中n是大于或等于1的整數(shù)，后向提取的位表示后向提取的標(biāo)志碼位；用于確定后向提取的標(biāo)志碼位是否構(gòu)成該組標(biāo)志碼字中有效的一個(gè)標(biāo)志碼字的裝置；響應(yīng)構(gòu)成該組標(biāo)志碼字中有效的一個(gè)標(biāo)志碼字的后向提取的標(biāo)志碼位，用于從每一個(gè)標(biāo)志碼字位的數(shù)據(jù)位組中提取n個(gè)以前未提取的位的裝置，其中所提取的位用作后向接收的信息碼字；用于確定此后向接收的信息碼字是否是固定長度碼表中的有效成員的裝置；和響應(yīng)后向接收的信息碼字是固定長度碼表中的有效成員，用于存儲(chǔ)此后向接收的信息碼字以便后續(xù)處理的裝置。
32．根據(jù)權(quán)利要求31的設(shè)備，還包括如果此后向接收的信息碼字不是固定長度碼表中的有效成員，用于從后向接收的信息碼字中估算有效的信息碼字的裝置；和用于存儲(chǔ)所估算的信息碼字以便后續(xù)處理的裝置。
33．根據(jù)權(quán)利要求32的設(shè)備，其中用于估算有效信息碼字的裝置包括從后向接收的信息碼字中估算具有最近漢明間距的信息碼字。
34．根據(jù)權(quán)利要求31的設(shè)備，還包括響應(yīng)不構(gòu)成該組標(biāo)志碼字中有效一個(gè)標(biāo)志碼字的后向提取的標(biāo)志碼位，用于存儲(chǔ)后向提取的標(biāo)志碼位位置的裝置；和用于從所存儲(chǔ)的正向提取的標(biāo)志碼位位置后面的一個(gè)位置開始恢復(fù)此組數(shù)據(jù)位的正向處理的裝置。
35．根據(jù)權(quán)利要求34的設(shè)備，還包括用于檢測(cè)此組數(shù)據(jù)位的正向處理已到達(dá)碼組末尾的裝置；用于確定由后向提取的標(biāo)志碼位的存儲(chǔ)位置與正向提取的標(biāo)志碼位的存儲(chǔ)位置定義的任何已有的差錯(cuò)間隔的裝置；和用于輸出位于差錯(cuò)間隔外面的任何存儲(chǔ)的信息碼字的裝置。
36．根據(jù)權(quán)利要求35的設(shè)備，還包括用于確定與有效的較短標(biāo)志碼字的計(jì)數(shù)相關(guān)的有效的最長標(biāo)志碼字的計(jì)數(shù)是否大于預(yù)期的最長標(biāo)志碼字的計(jì)數(shù)的裝置，其中所預(yù)期的計(jì)數(shù)從數(shù)據(jù)的概率分布中進(jìn)行確定，其中過分高的有效最長標(biāo)志碼字的計(jì)數(shù)表示誤碼的可能性；如果有效的最長標(biāo)志碼字的計(jì)數(shù)過分高，用于選擇另一個(gè)同步位置來處理此組數(shù)據(jù)位的裝置；和用于確定與有效的最長標(biāo)志碼字有關(guān)的信息碼字是否有效以及無效則選擇另一個(gè)同步位置來處理此組數(shù)據(jù)位的裝置。
全文摘要
利用具有防差錯(cuò)的信源碼發(fā)送數(shù)據(jù),提供一組碼本,在每個(gè)碼本中的碼字具有相等的長度,沒有兩個(gè)碼本具有相同長度的碼字。一個(gè)標(biāo)志碼與每個(gè)碼本相關(guān)聯(lián),并表示那個(gè)碼本中碼字的長度。為了傳輸,碼字與標(biāo)志碼進(jìn)行交錯(cuò),以使接收機(jī)可以確定使用哪個(gè)碼本。在正向方向和在后向方向中處理接收的信號(hào),這個(gè)過程用于隔離包含無效標(biāo)志碼的信號(hào)部分,這些部分不再進(jìn)行處理。
文檔編號(hào)H04L1/00GK1228888SQ97197450
公開日1999年9月15日 申請(qǐng)日期1997年6月25日 優(yōu)先權(quán)日1996年6月25日
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